Gerçek bir PV Sistem için Akü Şarj Devresi Tasarımı

Abstract

Fotovoltaik piller; güneş ışınlarını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken malzemelerdir. Fotovoltaik sistemler; güneş panelleri, şarj kontrol cihazları, güç elektroniği dönüştürücüleri ve enerji depolama elemanlarından oluşmaktadır. Güneş enerjisi kesikli bir enerji olduğundan dolayı ışımanın olmadığı zamanlarda yükün enerji talebini karşılayabilmek için akü vb. enerji depolama elemanları kullanılmalıdır. Aküler ise sabit bir gerilimle beslenmelidir. Bu çalışmada, tasarlanacak şarj devresinin performansını araştırmak için laboratuvardaki 21 V açık devre gerilimine ve 0.22 A kısa devre akımına sahip PV panel ve 12 V’luk akü kullanılmıştır. PV panelin çıkış gerilimini, parametrelerine uygun şekilde aküyü şarj edebilecek regüleli bir değere dönüştürmek için mikroişlemci ile sürülen, MOSFET’li, DC-DC düşürücü konvertör tasarlanmıştır. Gölgelenme vb. etkenler de dikkate alınarak, ortalama 18 V'luk PV panel çıkış gerilimi ve 0.72’lik görev saykılı için konvertör parametreleri 133 mH ve 10000 µF olarak hesaplanmıştır. Bu değerlere göre devre çizim programında devre simüle edilerek farklı yük değerlerine göre performansı incelenmiş ve doğrulanmıştır. Tasarımı yapılan devre ile başlangıç gerilimi 9.5 V olan akü gerilimi; 15 dakikalık şarj sonunda 10.6 V’a, 30 dakikalık şarj sonunda ise 11.03 V’a dolmuştur. Sonuç olarak; simülasyonda doğrulanarak devresi gerçekleştirilen DC-DC konvertör ile PV temelli sistemde akü şarjı güvenli bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

Keywords

• Akü şarjı,DC-DC düşürücü konvertör,PV sistem,Yenilenebilir enerji,Deneysel çalışma

References

1. M. Lokeshreddy, P. J. R. Kumar, S. A. M. Chandra, T. S. Babu and N. Rajasekar, “Comparative study on charge controller techniques for solar PV system,” Elsevier Energy Procedia, vol. 117, pp. 1070-1077, 2017.
2. M. Atasorkun, Rüzgar ve güneş enerjisi için akıllı şarj kontrol ünitesi tasarımı,” Yüksek lisans tezi, Ordu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ordu, Türkiye, 2015.
3. E. Kurak, V. Erdemir ve B. Dursun, “PV sistemin için maksimum güç noktası izleyicisi tasarımı ve uygulaması,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol. 4, pp. 581-592, 2016.
4. M. R. Patel, Wind and Solar Power Systems, Florida, USA: CRC Press, 1999.
5. V. A. Sansare, N. N. Kasar and A. A. Gaikwad, “Design of standalone PV charging system for lead acid battery using controlled boost converter,” in Proc. IEEE ICCTCEEC'17, 2017, p. 589.
6. N. Parvez, A. Das and S. B. Santra, “Current mirror circuit based Low cost lead acid battery charger for solar PV, in Proc. IEEE IICPE'18, 2018.
7. D. Mohapatra, S. Padhee and J. Jena, “Design of solar powered battery charger: an experimental verification,” in Proc. IEEE SCEECS'18, 2018.
8. (2019) Yıldırım Elektronik web sitesi. [Online]. Available: http://www.yildirimelektronik.com.

9. M. H. Rashid, Güç Elektroniği, Yariletken Elemanlar, Devreler ve Uygulamaları, 4. basımdan çeviri, Ankara, Türkiye: Nobel Akademik Yayıncılık, 2015